将数组作为结构访问与未定义的行为答案

【问题标题】：Accessing an array as a struct vs undefined behavior将数组作为结构访问与未定义的行为
【发布时间】：2024-01-09 19:52:01
【问题描述】：

假设我们有一个包含 4 个 float 值的结构和一个包含 4 个元素的 float 数组。

然后是否将数组作为Foo 实例访问并通过该实例更改数组元素是未定义的行为？

struct Foo
{
    float a;
    float b;
    float c;
    float d;
};

float values[4] = { 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f };

int main()
{
    auto& floats = *reinterpret_cast<Foo*>(values);
    floats.a = 0.0f;
    floats.b = 0.0f;
    floats.c = 0.0f;
    floats.d = 0.0f;
}

在线编译运行：http://cpp.sh/6y7m

【问题讨论】：

调用严格别名，严格别名，我们在第7行调用。
这怎么可能定义得很好？每个班级成员之间可能存在任意填充。
@LightnessRacesinOrbit 对。想要黑白的:)
事实上，@LightnessRacesinOrbit 是在说别的。比方说，你用字符数组替换你的浮点数组，并开始在某个偏移量处访问它的元素并将浮点值复制到其中。该程序将是格式良好的，并且不会有未定义的行为。但是由于填充，您不太可能在结构中找到包含您期望它们的值的浮点成员。

标签： c++ pointers casting undefined-behavior

【解决方案1】：

是的，这确实是一种未定义的行为。它违反了所谓的严格别名规则 - 禁止通过 unrelated 指针访问对象（我不会在这里详细说明 unrelated 什么，除非特别要求） .

但是，浮点数数组与结构无关。

这是标准 (3.10 / 10) 的摘录：

如果程序尝试通过以下方式访问对象的存储值行为是以下类型之一以外的泛左值未定义：

——对象的动态类型，

——对象动态类型的 cv 限定版本，

——一个类似的类型（如 4.4) 中定义的对象的动态类型，

——一个类型是对应于动态类型的有符号或无符号类型对象，

— 有符号或无符号类型，对应于对象的动态类型的 cv 限定版本，

— 包含上述类型之一的聚合或联合类型在其元素或非静态数据成员之间（包括递归地，子聚合或包含的元素或非静态数据成员联合），

— 一种类型，它是（可能是 cv 限定的）基类类型对象的动态类型，

— char 或 unsigned char 类型。

【讨论】：

您能详细说明一下吗？或者也许将我指向标准中的相关部分？谢谢！
@JohannGerell，我最喜欢的部分 :) 给我 3 分钟。
感谢您对“无关”的详细阐述 - 我也有这种预感。
@JohannGerell en.cppreference.com/w/cpp/language/…
@JohannGerell C 语言有different rules，它比 C++ 更宽松，许多编译器允许在 C++ 中使用它们作为编译器扩展。然而，结构和数组的别名是不允许的。